在工业生产控制过程中,信号与信号之间的相互干扰往往会对设备的安全产生威胁。除此之外,在许多应用场景中,需要对信号进行合适比例的放大以便后续对信号进行更好的处理。在这种情况下,隔离放大器就是同时解决这两个问题的不二选择。随着隔离放大器的发展,在隔离放大器发射端电路采用增益放大器和∑-Δ调制器的组合系统对输入信号处理成为了目前的主流设计方案。为了拓宽隔离放大器的应用场景,将固定增益的放大器替换成可编程增益放大器是不错的方式。针对上述,本文对应用于隔离放大器发射端电路的可编程增益放大器和∑-Δ调制器展开设计,论文的主要工作和创新点包括:分析不同结构的可编程增益放大器,设计两级级联架构的同时具有衰减模式和增益模式的可编程增益放大器。通过斩波调制技术处理可编程增益放大器的噪声使得输出信号的质量符合后级∑-Δ调制器的要求,同时在第一级运放当中巧妙设计了斩波开关复用减少芯片的面积和开关可能给电路带来的消极影响。通过GainBoost增益提高技术和Recycling Folded Cascode结构进一步提高输出信号的精度。对系统整体进行电路设计仿真和验证,在所有放大倍数和极端条件下,可编程增益放大器总输入参考噪声均方根值限制在15uV以内。分析不同结构的∑-Δ调制器,设计一种以加权反馈求和结构和分布式反馈结构为基础的混合拓扑二阶∑-Δ调制器。通过simulink建模进行稳定分析、理想情况输出性能仿真、添加非理想因素干扰后输出性能仿真。根据系统仿真结果确定模块的具体指标。在第一级积分器使用的运放中使用动态自适应偏置提高环路稳定性,一位量化器采用Strong-Arm动态比较器,减小系统功耗。对混合拓扑二阶∑-Δ调制器整体进行电路仿真和验证,在正常幅值输入信号下输出信号有效位数达到14位以上。对可编程增益放大器与∑-Δ调制器进行联仿验证,结果表明:采用SMIC 180nm CMOS工艺设计,额定电源电压5V,经过联仿验证在输入信号频率10kHz,幅度变化区间极大的情况下,通过可编程增益放大器选择0.5、1、2、4、8、16放大倍数,最终系统的处理结果的有效位数都达到14bit以上,输出信号精度满足隔离放大器后续电路处理的要求,达到设置的设计指标。